一、编码器的分类
根据检测原理,编码器可分为光学式、磁式、感应式和电容式,根据其刻度方法及信号输出形式,可分为增量式、绝对式以及混合式三种。
1、增量式编码器 增量式编码器是直接利用光电转换原理输出三组方波脉冲A、B和Z相;A、B两组脉冲相位差90。,从而可方便的判断出旋转方向,而Z相为每转一个脉冲,用于基准点定位。它的优点是原理构造简单,机械平均寿命可在几万小时以上,抗干扰能力强,可靠性高,适合于长距离传输。其缺点是无法输出轴转动的绝对位置信息。
2、绝对式编码器 绝对式编码器是直接输出数字的传感器,在它的圆形码盘上沿径向有若干同心码盘,每条道上有透光和不透光的扇形区相间组成,相邻码道的扇区数目是双倍关系,码盘上的码道数是它的二进制数码的位数,在码盘的一侧是光源,另一侧对应每一码道有一光敏元件,当码盘处于不同位置时,各光敏元件根据受光照与否转换出相应的电平信号,形成二进制数。这种编码器的特点是不要计数器,在转轴的任意位置都可读书一个固定的与位置相对应的数字码。显然,码道数越多精度越大。
3、混合式绝对编码器 混合式绝对编码器,它输出两组信息,一组信息用于检测磁极位置,带有绝对信息功能;另一组则完全同增量式编码器的输出信息。
二、ABI(ABZ)信号和UVW信号
1、ABI信号
编码器输出三组方波脉冲A、B和I相;A、B两组脉冲相位差90度,根据谁先出现可以方便的判断旋转方向。而Z相为每转一圈输出一个脉冲,用于基准点定位。
2、UVW信号
编码器还可以输出UVW信号来表示电机的位置变化,主要用于无刷直流电机的驱动。
3、PWM信号
编码器还可以输出PWM信号,改变PWM的占空比来表示编码器的绝对位置。
还可以在PWM信号上加上通信信息,传递给单片机:
把PWM的一个周期分为4119份,12份用来表示开始,4份用来传递错误信息,4095份用来传递位置信息,8份用来表示结束。
3.HALL信号
旋转的永磁体转过双极型数字霍尔传感器时,会使双极型数字霍尔传感器状态发生改变。如图中8极磁体无刷直流电机中,每两个南极之间相隔90度,霍尔传感器相隔120度放置,此时霍尔传感器之间电角度相隔30度。南极靠近时,双极型数字霍尔传感器转换工作状态,当第一个数字霍尔传感器在0度电角度转为工作状态时,第二个数字霍尔传感器在30度电角度时工作,第三个数字霍尔传感器在60度电解时工作。
霍尔效应:将矩形半导体薄片置于磁场中,在薄片两端通以控制电流I,则在薄片的另外两侧就会产生一个电势E,这就是霍尔效应。霍尔电势很小,霍尔元件传感器是将霍尔元件与放大电路结合起来集成霍尔集成放大电路。
作用:监测转子磁场相对于定子绕阻的位置,并在确定的相对位置上发出信号控制功率放大元件,使定子绕阻中的电流进行切换。